File Coverage

src/ec/ec_c25519_i15.c
Criterion Covered Total %
statement 0 115 0.0
branch 0 20 0.0
condition n/a
subroutine n/a
pod n/a
total 0 135 0.0


line stmt bran cond sub pod time code
1             /*
2             * Copyright (c) 2017 Thomas Pornin
3             *
4             * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
5             * a copy of this software and associated documentation files (the
6             * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
7             * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
8             * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
9             * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
10             * the following conditions:
11             *
12             * The above copyright notice and this permission notice shall be
13             * included in all copies or substantial portions of the Software.
14             *
15             * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
16             * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
17             * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
18             * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
19             * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
20             * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
21             * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
22             * SOFTWARE.
23             */
24              
25             #include "inner.h"
26              
27             /*
28             * Parameters for the field:
29             * - field modulus p = 2^255-19
30             * - R^2 mod p (R = 2^(15k) for the smallest k such that R >= p)
31             */
32              
33             static const uint16_t C255_P[] = {
34             0x0110,
35             0x7FED, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF,
36             0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF, 0x7FFF,
37             0x7FFF
38             };
39              
40             #define P0I 0x4A1B
41              
42             static const uint16_t C255_R2[] = {
43             0x0110,
44             0x0169, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000,
45             0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000,
46             0x0000
47             };
48              
49             /* obsolete
50             #include
51             #include
52             static void
53             print_int_mont(const char *name, const uint16_t *x)
54             {
55             uint16_t y[18];
56             unsigned char tmp[32];
57             size_t u;
58              
59             printf("%s = ", name);
60             memcpy(y, x, sizeof y);
61             br_i15_from_monty(y, C255_P, P0I);
62             br_i15_encode(tmp, sizeof tmp, y);
63             for (u = 0; u < sizeof tmp; u ++) {
64             printf("%02X", tmp[u]);
65             }
66             printf("\n");
67             }
68             */
69              
70             static const uint16_t C255_A24[] = {
71             0x0110,
72             0x45D3, 0x0046, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000,
73             0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000,
74             0x0000
75             };
76              
77             static const unsigned char GEN[] = {
78             0x09, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
79             0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
80             0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
81             0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
82             };
83              
84             static const unsigned char ORDER[] = {
85             0x7F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
86             0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
87             0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
88             0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
89             };
90              
91             static const unsigned char *
92 0           api_generator(int curve, size_t *len)
93             {
94             (void)curve;
95 0           *len = 32;
96 0           return GEN;
97             }
98              
99             static const unsigned char *
100 0           api_order(int curve, size_t *len)
101             {
102             (void)curve;
103 0           *len = 32;
104 0           return ORDER;
105             }
106              
107             static size_t
108 0           api_xoff(int curve, size_t *len)
109             {
110             (void)curve;
111 0           *len = 32;
112 0           return 0;
113             }
114              
115             static void
116 0           cswap(uint16_t *a, uint16_t *b, uint32_t ctl)
117             {
118             int i;
119              
120 0           ctl = -ctl;
121 0 0         for (i = 0; i < 18; i ++) {
122             uint32_t aw, bw, tw;
123              
124 0           aw = a[i];
125 0           bw = b[i];
126 0           tw = ctl & (aw ^ bw);
127 0           a[i] = aw ^ tw;
128 0           b[i] = bw ^ tw;
129             }
130 0           }
131              
132             static void
133 0           c255_add(uint16_t *d, const uint16_t *a, const uint16_t *b)
134             {
135             uint32_t ctl;
136             uint16_t t[18];
137              
138 0           memcpy(t, a, sizeof t);
139 0           ctl = br_i15_add(t, b, 1);
140 0           ctl |= NOT(br_i15_sub(t, C255_P, 0));
141 0           br_i15_sub(t, C255_P, ctl);
142 0           memcpy(d, t, sizeof t);
143 0           }
144              
145             static void
146 0           c255_sub(uint16_t *d, const uint16_t *a, const uint16_t *b)
147             {
148             uint16_t t[18];
149              
150 0           memcpy(t, a, sizeof t);
151 0           br_i15_add(t, C255_P, br_i15_sub(t, b, 1));
152 0           memcpy(d, t, sizeof t);
153 0           }
154              
155             static void
156 0           c255_mul(uint16_t *d, const uint16_t *a, const uint16_t *b)
157             {
158             uint16_t t[18];
159              
160 0           br_i15_montymul(t, a, b, C255_P, P0I);
161 0           memcpy(d, t, sizeof t);
162 0           }
163              
164             static void
165 0           byteswap(unsigned char *G)
166             {
167             int i;
168              
169 0 0         for (i = 0; i < 16; i ++) {
170             unsigned char t;
171              
172 0           t = G[i];
173 0           G[i] = G[31 - i];
174 0           G[31 - i] = t;
175             }
176 0           }
177              
178             static uint32_t
179 0           api_mul(unsigned char *G, size_t Glen,
180             const unsigned char *kb, size_t kblen, int curve)
181             {
182             #define ILEN (18 * sizeof(uint16_t))
183              
184             /*
185             * The a[] and b[] arrays have an extra word to allow for
186             * decoding without using br_i15_decode_reduce().
187             */
188             uint16_t x1[18], x2[18], x3[18], z2[18], z3[18];
189             uint16_t a[19], aa[18], b[19], bb[18];
190             uint16_t c[18], d[18], e[18], da[18], cb[18];
191             unsigned char k[32];
192             uint32_t swap;
193             int i;
194              
195             (void)curve;
196              
197             /*
198             * Points are encoded over exactly 32 bytes. Multipliers must fit
199             * in 32 bytes as well.
200             * RFC 7748 mandates that the high bit of the last point byte must
201             * be ignored/cleared.
202             */
203 0 0         if (Glen != 32 || kblen > 32) {
    0          
204 0           return 0;
205             }
206 0           G[31] &= 0x7F;
207              
208             /*
209             * Byteswap the point encoding, because it uses little-endian, and
210             * the generic decoding routine uses big-endian.
211             */
212 0           byteswap(G);
213              
214             /*
215             * Decode the point ('u' coordinate). This should be reduced
216             * modulo p, but we prefer to avoid the dependency on
217             * br_i15_decode_reduce(). Instead, we use br_i15_decode_mod()
218             * with a synthetic modulus of value 2^255 (this must work
219             * since G was truncated to 255 bits), then use a conditional
220             * subtraction. We use br_i15_decode_mod() and not
221             * br_i15_decode(), because the ec_prime_i15 implementation uses
222             * the former but not the latter.
223             * br_i15_decode_reduce(a, G, 32, C255_P);
224             */
225 0           br_i15_zero(b, 0x111);
226 0           b[18] = 1;
227 0           br_i15_decode_mod(a, G, 32, b);
228 0           a[0] = 0x110;
229 0           br_i15_sub(a, C255_P, NOT(br_i15_sub(a, C255_P, 0)));
230              
231             /*
232             * Initialise variables x1, x2, z2, x3 and z3. We set all of them
233             * into Montgomery representation.
234             */
235 0           br_i15_montymul(x1, a, C255_R2, C255_P, P0I);
236 0           memcpy(x3, x1, ILEN);
237 0           br_i15_zero(z2, C255_P[0]);
238 0           memcpy(x2, z2, ILEN);
239 0           x2[1] = 19;
240 0           memcpy(z3, x2, ILEN);
241              
242 0           memset(k, 0, (sizeof k) - kblen);
243 0           memcpy(k + (sizeof k) - kblen, kb, kblen);
244 0           k[31] &= 0xF8;
245 0           k[0] &= 0x7F;
246 0           k[0] |= 0x40;
247              
248             /* obsolete
249             print_int_mont("x1", x1);
250             */
251              
252 0           swap = 0;
253 0 0         for (i = 254; i >= 0; i --) {
254             uint32_t kt;
255              
256 0           kt = (k[31 - (i >> 3)] >> (i & 7)) & 1;
257 0           swap ^= kt;
258 0           cswap(x2, x3, swap);
259 0           cswap(z2, z3, swap);
260 0           swap = kt;
261              
262             /* obsolete
263             print_int_mont("x2", x2);
264             print_int_mont("z2", z2);
265             print_int_mont("x3", x3);
266             print_int_mont("z3", z3);
267             */
268              
269 0           c255_add(a, x2, z2);
270 0           c255_mul(aa, a, a);
271 0           c255_sub(b, x2, z2);
272 0           c255_mul(bb, b, b);
273 0           c255_sub(e, aa, bb);
274 0           c255_add(c, x3, z3);
275 0           c255_sub(d, x3, z3);
276 0           c255_mul(da, d, a);
277 0           c255_mul(cb, c, b);
278              
279             /* obsolete
280             print_int_mont("a ", a);
281             print_int_mont("aa", aa);
282             print_int_mont("b ", b);
283             print_int_mont("bb", bb);
284             print_int_mont("e ", e);
285             print_int_mont("c ", c);
286             print_int_mont("d ", d);
287             print_int_mont("da", da);
288             print_int_mont("cb", cb);
289             */
290              
291 0           c255_add(x3, da, cb);
292 0           c255_mul(x3, x3, x3);
293 0           c255_sub(z3, da, cb);
294 0           c255_mul(z3, z3, z3);
295 0           c255_mul(z3, z3, x1);
296 0           c255_mul(x2, aa, bb);
297 0           c255_mul(z2, C255_A24, e);
298 0           c255_add(z2, z2, aa);
299 0           c255_mul(z2, e, z2);
300              
301             /* obsolete
302             print_int_mont("x2", x2);
303             print_int_mont("z2", z2);
304             print_int_mont("x3", x3);
305             print_int_mont("z3", z3);
306             */
307             }
308 0           cswap(x2, x3, swap);
309 0           cswap(z2, z3, swap);
310              
311             /*
312             * Inverse z2 with a modular exponentiation. This is a simple
313             * square-and-multiply algorithm; we mutualise most non-squarings
314             * since the exponent contains almost only ones.
315             */
316 0           memcpy(a, z2, ILEN);
317 0 0         for (i = 0; i < 15; i ++) {
318 0           c255_mul(a, a, a);
319 0           c255_mul(a, a, z2);
320             }
321 0           memcpy(b, a, ILEN);
322 0 0         for (i = 0; i < 14; i ++) {
323             int j;
324              
325 0 0         for (j = 0; j < 16; j ++) {
326 0           c255_mul(b, b, b);
327             }
328 0           c255_mul(b, b, a);
329             }
330 0 0         for (i = 14; i >= 0; i --) {
331 0           c255_mul(b, b, b);
332 0 0         if ((0xFFEB >> i) & 1) {
333 0           c255_mul(b, z2, b);
334             }
335             }
336 0           c255_mul(b, x2, b);
337              
338             /*
339             * To avoid a dependency on br_i15_from_monty(), we use a
340             * Montgomery multiplication with 1.
341             * memcpy(x2, b, ILEN);
342             * br_i15_from_monty(x2, C255_P, P0I);
343             */
344 0           br_i15_zero(a, C255_P[0]);
345 0           a[1] = 1;
346 0           br_i15_montymul(x2, a, b, C255_P, P0I);
347              
348 0           br_i15_encode(G, 32, x2);
349 0           byteswap(G);
350 0           return 1;
351              
352             #undef ILEN
353             }
354              
355             static size_t
356 0           api_mulgen(unsigned char *R,
357             const unsigned char *x, size_t xlen, int curve)
358             {
359             const unsigned char *G;
360             size_t Glen;
361              
362 0           G = api_generator(curve, &Glen);
363 0           memcpy(R, G, Glen);
364 0           api_mul(R, Glen, x, xlen, curve);
365 0           return Glen;
366             }
367              
368             static uint32_t
369 0           api_muladd(unsigned char *A, const unsigned char *B, size_t len,
370             const unsigned char *x, size_t xlen,
371             const unsigned char *y, size_t ylen, int curve)
372             {
373             /*
374             * We don't implement this method, since it is used for ECDSA
375             * only, and there is no ECDSA over Curve25519 (which instead
376             * uses EdDSA).
377             */
378             (void)A;
379             (void)B;
380             (void)len;
381             (void)x;
382             (void)xlen;
383             (void)y;
384             (void)ylen;
385             (void)curve;
386 0           return 0;
387             }
388              
389             /* see bearssl_ec.h */
390             const br_ec_impl br_ec_c25519_i15 = {
391             (uint32_t)0x20000000,
392             &api_generator,
393             &api_order,
394             &api_xoff,
395             &api_mul,
396             &api_mulgen,
397             &api_muladd
398             };